Síntesis asistida por ultrasonido de nanoestructuras de compuestos de níquel

Resumen

La ciencia y tecnología de los materiales ha establecido habitualmente dos rutas para desarrollo de sólidos con mejores propiedades. Por un lado el descubrimiento de nuevos materiales con propiedades mejoradas y por otro la combinación de los materiales ya conocidos desarrollando microestructuras complejas tales como materiales compuestos, multicapa o recubrimientos. A finales de los años cincuenta comenzaron a aparecer propuestas que consideraban una nueva variable en el desarrollo de los materiales: el tamaño. Estas propuestas se vieron resumidas en la conferencia ¿There is plenty of room at the bottom¿, impartida por Richard Feynman en el congreso de la Sociedad Americana de Física de 1959 y que ha sido considerada como el punto de partida a los desarrollos nanotecnológicos. A partir de ese momento se establece como una nueva variable en el desarrollo de los materiales el tamaño de los mismos observándose que propiedades intrínsecas ópticas, eléctricas o mecánicas, que se consideraban constantes desde la macro escala hasta la microescala, sufrían alteraciones significativas en el entorno de los nanómetros. Estas nuevas propiedades han abierto el paso al desarrollo de nuevos sistemas y dispositivos en casi todos los ámbitos de la tecnología. Los sistemas particulados no han sido ajenos a este avance y, especialmente a partir de la década de los ochenta del siglo XX, los desarrollos de sistemas nanoparticulados han tenido un avance exponencial. Ámbitos tales como la generación y almacenamiento de energía eléctrica, los biomateriales, la liberación lenta de medicinas, la depuración de aguas y gases o los motores y máquinas térmicas se han visto afectados por la capacidad de integrar materiales nanopartículados. Sin embargo la toxicidad de las nanopartículas, su facilidad de aglomeración y su dificultad de procesamiento son algunos los nuevos retos 2 científicos y tecnológicos que hay que superar para hacer efectiva esta integración. El empleo de la coloide-química es una de las soluciones propuestas para abordar estos nuevos retos ya que las reacciones y potenciales de interacción que se pueden dar entre las partículas, el medio de dispersión y los aditivos del medio permiten controlar los sistemas y por tanto estabilizar las nanopartículas dispersas. Entre los medios líquidos de dispersión posibles, el agua es uno de los más atractivos por razones obvias de economía y ecología. Sin embargo el empleo de agua para sintetizar y procesar nanopartículas se convierte en un reto científico ya que el alto momento dieléctrico de la molécula de agua hace que fenómenos tales como el radio hidrodinámico o la longitud de Debye sean del mismo orden de magnitud que la propia nanopartícula. Bajo estas premisas se plantean como objetivo principal de esta tesis la síntesis y el procesamiento por técnicas coloidales en medio acuoso de sistemas nanoparticulados de compuestos de níquel. Se ha seleccionado el níquel ya que es uno de los materiales propuestos para un gran número de aplicaciones con posibilidades de integración a tamaños nanométricos. Ánodos de pilas de combustible de óxidos sólidos (Ni-ZrO2), aleaciones con memoria de forma y superplasticidad (NiTi) o electrodos en baterías recargables (Ni(OH)2) son algunos de los ejemplos de la utilización de compuestos de níquel en el que su empleo entamaños nanométricos supone ampliar los rangos y la eficiencia de los mismos.